协同创新驱动的云计算服务模式与战略

(燕山大学经济管理学院，河北 秦皇岛 066004)

在当前区域资源、企业资源、产业资源、城市资源围绕协同创新这一“服务主导逻辑”[1－2]形成引领经济发展新趋势的大背景下，创新驱动不再仅仅限于创新活动本身，而是对创新活动、创新服务的驱动，我国也由此步入由封闭创新到开放创新、由企业创新到区域创新、由“硬创新”到“软创新”、由创新系统到创新生态系统的“服务经济时代”。作为组合创新服务的主流模式，云计算带来了全新的资源使用方式—— “可计量的服务/按使用收费”，并使“数据服务交换”有望成为继“商品交换”、“资本交换”之后的第三类经济模式[3－4]。本文基于协同创新驱动视角展开研究，深入探讨协同创新视域下云计算的服务理念、运行机制、发展模式与策略，这对我国践行创新驱动大战略具有重要的方法论价值与现实指导意义。

1 理论脉络

1.1 服务创新

服务创新最初被纳入产品创新的研究范畴，以此为理论基础，学者从不同角度进行了深入研究并提出了不同定义。Byungun Yoon等[5]从产品视角对服务创新的内涵进行了界定，认为服务创新就是“开发新的服务产品”。文献 [6]将Heany提出的产品创新方式应用于服务业中，并以此为纲把服务创新分为6种不同类型。

目前关于服务创新界定及创新策略方面的研究相对充分;在服务创新成功影响因素方面，由于不同行业在创新能力方面存在着差异，有必要分行业对其进行进一步探索;此外，如 Barras[7]“服务创新通常是由新技术诞生而引起的”观点所述，服务的改进与采用新技术是割裂不开的，当前先进科学技术从根本上改变了服务创新的内在机理与价值创造模式，尤其是云计算技术的出现使得服务创新主体大大增多、创新阶段更加繁杂、实现机制也更趋于多样化。此时，更需要各参与者通力合作，充分整合资源，通过协力合作完成服务创新活动，实现价值共创。因此，很有必要将研究视角移至创新服务的协作层面，基于协同创新视角探讨服务创新面临的新课题。

1.2 协同创新与协同创新驱动

协同创新是协同学思想应用于技术创新领域的最新理论结果[8]，国内外学者已分别从宏、中、微观角度分别对协同创新过程中的制度、组织、技术问题进行了探讨。随着协同在科技创新系统中的作用日益彰显，以“产学研合作”为切入点探索各创新主体通过要素互动与协同作业而形成创新合力的研究方兴未艾，产学研协同创新由此备受关注。作为当今科技创新的最新范式，产学研协同创新实现了主体各方的优势互补[9－10]，是对自主创新内涵的进一步丰富和深化，同时还反映了当前科技改革发展的新趋势。

文献[11－12]分析了协同创新的驱动因素与驱动机理，指出了协同创新各因素间的因果反馈关系:在协同创新过程中，创新主体通过正、负反馈的相互作用实现对创新客体的改造，从而提高协同创新的动力[13]。同时，在政府相关政策的扶持下，协同创新的动力进一步增进了创新单元的知识存量，促进创新立项数目、创新成果数量以及物质利益的增加，最终促进系统整体创新能力的提高。可见，各个协同主体相互依赖、相互影响，并形成一个动态循环的协同创新系统。

在协同创新研究的系统性方面，当前对其创新思路、模式、机制及模型等的研究还较为零散，尚未得到比较一致的结论，研究成果还未形成体系;在研究对象方面，受全球产业发展及国家宏观政策导向的影响，大多将协同创新的理念深埋于“产学研”，鲜见有将现代服务业特别是知识密集型服务业纳入研究的范畴，用以解决服务业的协同创新问题;在协同创新的驱动因素方面，相关研究非常匮乏，对这一协同创新动力机制的探讨十分有限。因此，有必要将协同创新的应用范畴扩展到服务业乃至更大的研究范围，同时加强对服务业协同创新驱动因素的探索，进一步增强协同创新驱动对社会服务的指导意义。

1.3 云架构下的服务创新与协同创新

作为推动新一代互联网、物联网、移动互联以及三网融合的重要引擎，云计算真正实现了IT服务的透明化，促使企业统一管理服务基础设施，快速响应企业对资源的需求，实现网络虚拟环境上的最大化资源共享和协同工作[14]。基于云计算的协同创新服务平台不仅涵盖了传统服务创新平台所具有的功能，更为重要的是支持协同技术创新。协同创新云架构体系由基本创新主体、辅助创新主体及外部云环境构成[15－16]，它将企、学、研分散的创新需求、服务资源以及服务能力重新进行整合，在此基础上使之得到最大范围的共享，并协助各方全部参与技术创新与合作创新，从而实现真正意义上的协同创新。

2 协同创新驱动的云计算服务模式解构

2.1 协同创新驱动的云计算服务模式层次模型

协同创新驱动的云计算服务利用运用云计算相关技术建立创新服务平台，通过协同技术建设可提供协同创新应用服务的计算和数据中心，使创新主体只需登录浏览器便可享用云服务，并通过资源存储、数据统一管理、技术资源共享、任务协同调度等关键环节，最终实现各创新主体间的创新合作成本最小化、资源利用最大化、创新过程协同化的目的。为了更加生动地描述创新主体间的协同创新过程，本文借助云计算供应商提供的3种典型服务形态IaaS、PaaS、SaaS构建了协同创新驱动的云计算服务模式的三层次结构模型，如图1所示，其协同创新驱动的运行过程见图2。

图1 协同创新驱动的云计算服务层次模型

图2 云计算服务模式的协同创新驱动过程

图1中IaaS是以服务的形式来使用IT基础设施，指创新主体可以随时随地使用云计算技术来远程访问服务资源，但却无需承担支持这一服务能力的基础设施投资费用。借助IaaS服务形态，可以将更多的业界资源存储到一个虚拟的资源池中，通过云计算路由策略实现创新单元的数据资源共享、资源统一配置、知识重用及创新组合等。PaaS是将一个完整的计算机平台作为一种服务，并将之提供给创新主体。此时，创新主体以服务的形式来享用信息平台资源，而不需要购买硬件和软件。与基于数据中心平台的软件开发模式相比，PaaS的最大价值在于大大降低了投入费用。在协同创新驱动的云计算服务模式下，创新单元只需租用虚拟化的PaaS如搜索引擎、运行维护、业务开展等平台服务，就能创建、测试和部署产学研合作创新应用和服务，从而在创新平台上实现创新单元间的技术对接、技术服务、中介服务、行政办公服务等。SaaS是用户通过网络获取软件服务的一种新形式，即创新主体租用可虚拟化运行的软件，而不需要购买软件并安装在自己的电脑上。创新主体根据自身需求，按某种服务水平协议订购应用软件服务，便可随时随地享用SaaS服务，如典型的CRM软件应用、技术交易、协同研发等。

2.2 云计算服务模式的协同创新驱动机理

在协同创新驱动的云计算服务过程中，单一的系统架构和协作模型难以满足服务创新计算的需求，需基于协同管理、协同调度、协同创新三个层面来考虑协同模式的实现，云计算协同服务模式的实现机制也由此分为相应的三个层次，具体如图3所示。

图3 云计算服务模式的协同创新实现机制

图4 云计算服务模式的架构体系

(1)云计算服务模式的协同管理机制。在云计算服务模式中，数据协同管理和任务协同管理的分布式处理是协同管理机制的关键和核心所在。数据管理层与任务协同管理层主要负责建立基于云计算的数据处理服务器、协同服务器及其内容对应的映射表，通过各服务器运行实现数据的均衡存储与协同管理。针对传统云计算Hadoop框架存在的单名字节点瓶颈问题，本文结合JSP/Servlet技术，设计了包括SuperData(超级节点层)、NameNode(名字节点层)、SuperDataNode(超级数据节点层)的三层次云计算服务体系架构，如图4所示。在此基础上，搭建动态可伸缩的分布式云计算服务平台，具体采用柔性软件的方法与JSP/Servlet技术进行系统功能模块的开发，以Tomcat作为WEB服务器，使用MySQL作为数据库实现协同环境下业务数据的分布式存储。在数据的协同管理方面，通过基于Hadoop的容错机制，协同整个服务过程的数据冗余备份与容错处理操作，并将获取的相关数据提供给各种行业应用，最终实现应用数据和参数的分布式保存、负载均衡和协同管理。

(2)云计算服务模式的协同调度机制。任务协同调度服务机制是云计算协同服务模式的另一个关键环节。基于查询到的不同节点的业务需求情况与存储情况，任务协同调度服务器采用集中式的协同管理机制来统一分配资源、配置任务，在此基础上对算法进行选择和组合，最终实现任务处理的协同调度。具体来讲，任务协同调度服务器发起服务任务，从数据管理层的数据库中查询和管理相关数据，对需要进行任务处理的数据、算法及相关资源进行调整，同时协同服务资源的数据交互、参数同步、任务分工等，并在执行层产生相应的线程，最后将任务信息输送至任务协同调度管理服务器进行综合调度，根据相关规则和参数给出具体的调度策略，具体如图5所示。在执行节点查询、数据协同的过程中，可能会出现节点失效问题，此时系统的任务协同调度机制将发挥自身积极作用，通过任务分配、算法处理、资源协同，自动实现任务动态调度的配置目标，从而保证服务模式的协同运行。

图5 云计算服务模式的协同调度机制

图6 云计算服务模式的协同创新机制

(3)云计算服务模式的协同创新机制。该机制是云计算服务模式在资源协同管理与任务协同调度基础上实现协同创新的最终环节，主要包括以下几个步骤。首先，在云计算环境下将服务任务分解为任务A、B、…，然后采用云服务器模拟多个创新单元1、2、… (这些创新单元可汇集一地也可异地分布)，创新单元针对分解所得子任务的相应功能进行各种服务操作，并通过云服务器将服务相关信息注册到创新知识库与数据库中，从而实现创新经验共享与知识共用;其次，在协同创新驱动下对服务进行组合，并执行组合服务;再次，利用虚拟化技术在Hadoop集群上对资源进行虚拟化封装，形成以虚拟机和应用软件为核心的虚拟资源池，基于此可向虚拟机可以分配一定的服务执行任务，并通过虚拟机增加或者减少Hadoop集群的服务资源，以此及时管理Hadoop集群的计算存储能力;最后，通过多个虚拟机调用创新知识库与经验库中的知识资源，共同协作完成分配任务，并及时向客户反馈服务信息和输出服务结果。云计算服务模式的协同创新机制如图6所示。

综上所述，在云计算服务模式协同创新过程中，各类参与主体通过云平台实现了信息互惠共享、资源优化配置、行动同步以及系统高效匹配，使资源得到最大范围的共享，协助各方全部参与技术创新与合作创新，在达成自身创新目标的同时，促使整个服务系统创新性和适应性的正能量得到不断强化，从而实现真正意义上的整体协同创新。

3 协同创新驱动的云计算服务战略

云战略在云平台上将发展决策、价值管理等整合为决策服务资源池，通过决策服务资源的相互碰撞和互动，促使区域资源、企业资源、产业资源围绕服务创新形成引领新经济发展的核心圈。因此，在当前创新驱动的服务经济时代，紧抓云计算这一“破坏式创新”带来的服务模式变革重要机遇，基于协同创新视角实施云计算服务战略，成为提升我国自主创新能力并占据国际化竞争战略制高点的关键利器。

3.1 协同政务云战略——契合政府职能转换的服务航母

作为政府转型的全新管理模式和电子政务的终极目标，协同政务极大地推动了政府管理创新[20]。基于云计算的协同政务云提高了政府透明度，契合政府的职能转换目标，逐步成为政府参与国际化竞争的战略制高点，其服务模式也成为促进政务管理手段革新、实现政务流程在各级政府以及部门间无缝衔接的航向标。

以IaaS为核心的协同政务云将为政务门户网站运营、政务信息资源开发、协同政务系统应用提供强有力的后台保障。通过云计算的多层虚拟技术，协同政务云可实现各政务系统间的硬件共享，甚至与各地的“云计算中心”平台的硬件资源共享，可充分利用闲置的硬件资源，实现应用系统按需向政务云动态申请兼具计算能力与存储能力的云服务，从而解决政务系统大规模网站矩阵一站式应用服务问题以及政务IT资源共享与综合利用等问题。以SaaS与PaaS为核心的政务云提供了一个鼓励创新、开放和协同创新的招商引资平台，完全符合我国政府向生产型服务转型的发展战略，将助力“服务型政府”建设。它将政府各级信息中心的计算资源经过虚拟化整合后形成利用率更高、共享的政府内部云与社区协作云，在此基础上建立面向城市管理、产业发展、中小企业服务等领域的云计算协同创新平台，推动政务应用逐步向云计算模式转型。因此，协同政务云的战略归纳为:从国家创新驱动战略出发，以跨区域、跨部门的业务需求为抓手，通过高屋建瓴、统筹规划部署顶层设计，引导建立观念一致、功能协调、结构统一、资源共享、服务高效的协同政务云平台及其共享机制，实现顶层设计互联、底层业务互通、流程业务重塑、信息资源公开，打造契合我国政府职能转换的服务航母。

3.2 协同智慧城市云战略——打造“智慧城市”的“智慧策略”

我国正处于城镇化建设高速发展时期，为实现从传统经济规模导向到城市生态文明转变的战略目标，需从原先粗放、经验型的城市治理模式转型至集信息化、智能化、规范化和法制化于一体的智慧城市。“协同智慧城市云”将各类分散的公共云、私有云与混合云加以整合，统筹建立“城市云”平台，利用无边界网络与云计算系统打造“智能+互联”的智慧城市。

其中，IaaS是协同智慧云服务的基础，旨在提供弹性的云计算基础设施服务，包含云主机 (服务器)、云存储等按需服务。基础设施服务层可用于虚拟整合各级政府独立的数据中心，使之成为政府在城市级共享的政府社区云，同时也可作为SaaS和PaaS厂商的底层服务平台，为当地企业提供虚拟私有云、混合云和公共云的基础设施服务。PaaS是城市云发展的保障，旨在提供可为开发者调用的服务应用程序编程接口 (支持多种IDE和源代码管理环境，可作为城市云公共应用开发、测试、部署和管理的平台，若添加新的应用可基于PaaS平台进行部署)。SaaS是城市云价值的主要体现，旨在提供面向用户的按需服务的应用。行业服务层通过浏览器或Ghost虚拟云终端，能聚合多种面向政府、企业和个人的办公、电子商务、企业管理、教育及娱乐等应用服务，也可基于身份联盟平台提供跨多个SaaS应用的单点登录和身份管理服务，此外还可围绕网上商城集成更多的上下游配套SaaS应用服务。协同智慧城市云集成了很多适合我国国情的SaaS应用，如面向中小企业自助建立网上商城服务、互联网营销服务、云打印服务、电子学习服务等;协同智慧城市云还可为越来越多的SaaS厂商提供整合的基础设施和平台管理服务，根据收入分成模式为SaaS厂商前期入住提供优惠;此外，交管部门在安全的云平台上与电信企业合作，通过手机信号定位快速掌握各种交通工具、道路、地区的人流情况，并为城市管理部门规划更为科学的商业区、居民区、公共交通、医院、学校等提供借鉴。因此，本文提出的协同智慧城市云战略为:优化上下游资源配置，整合智慧城市产业链，形成以智慧城市互联服务、供应链集成服务、智慧产业园区服务为核心的协同产业链网，实现项目集约化、管理科学化、效益规模化，全力打造以便利城市、高效城市、健康城市、平安城市、绿色城市为主体特征、具有更大包容性的智慧城市社区，助力我国新型城市化建设。

3.3 协同医疗云战略——医疗卫生服务行业的颠覆性创新

当前，我国医疗卫生行业的信息化建设即将步入平台化协同服务时代。医疗行业的平台化是建立于平台架构并能满足相应业务支撑的医疗信息系统平台。协同医疗服务是我国在该行业平台化建设方面的创新举措，是通过信息技术促进各种医疗资源、医疗机构间互相协作、优势互补，实现资源共享与医疗资源利用的最大化。

作为一个低成本、高效率、海量规模、鲁棒性优、可扩展性好的信息共享平台，云计算成为实践医疗卫生行业协同服务模式变革的沃土。协同医疗云通过云计算应用部署区域卫生信息平台，将各科室及应用系统视为协同医疗云平台的网络节点，建立以云计算协同管理为中心的网络式联合医疗系统，通过医疗数据、信息与业务彼此间的相互协调，促进高、基层医疗机构服务信息与能力共享，使医疗资源的分配更趋均衡，破解城乡医患“二八”差异困局，为民众提供全新的医疗应用体验，形成“医疗—管理—服务”的协同体系，开创全新的协同医疗服务模式。云计算平台主要由基础设施与技术平台层、应用服务层组成。技术平台层包括协同医疗云平台得以实现的关键技术:存储技术、协同作业组件、协同管理技术、协同调度技术、信息安全技术、节能设计等。应用服务层负责实现云计算平台的服务站点，是用户访问协同医疗云平台的接口，负责用户访问、注册、服务订制及服务状态查询等。用户可以通过电脑、手机等终端接人客户端服务器，选择合适的信息服务，注册活得授权后，可实时查询、订制、管理相关服务。由此，协同医疗云的战略方针为:在“医疗健康云”平台上构建覆盖个人全生命周期健康档案的管理信息系统，促进个人医疗、社保、健康档案等管理信息的共享与互操作，创新易扩展、良配置、高效率、优性能的全新一体化医疗服务模式，实现“便民”、“利民”、“惠民”的国家政策导向。

3.4 协同设计云战略—— “中国制造”转型“中国智造”的关键利器

作为制造服务最为重要的组成环节，设计是影响产业价值链条的关键因素。协同设计云是建立于云计算基础上的面向制造产品协同设计的框架体系。对我国绝大多数中小制造企业尤其是小微企业而言，它们难以建立单独的协同系统。基于协同设计云理念，制造企业只需根据需要注册并接入系统，通过使用协同设计云便可共享企业间的设计资源，并利用云中的设计资源池和设计中间件进行协同设计。

在协同设计云功能体系架构中，IaaS即基础设施服务层，主要包含基础服务与基础设施两个层面。基础设施服务包含了与制造企业设计相关的服务;基础服务则通过感知技术、虚拟技术、服务化中间件对IaaS服务进行整合。PaaS是协同设计云平台的核心服务层，该阶段的实现主要包括两个环节。首先是云设计服务的形成环节，这需要对面向设计的虚拟资源池进行服务化封装，并完成相关信息发布等操作;然后，根据云服务类型选择相适应的资源部署方式，并通过云平台的智能匹配与动态组合实现对云计算设计服务资源池的智能化管理，如设计资源的调度管理、任务需求的变更管理、面向用户的计费管理等。SaaS则提供设计需求方应用、设计服务方应用、平台运营商应用、平台第三方应用等相关服务，具体包括设计需求管理、设计能力管理、设计过程管理、交易管理与费用管理等。通过协同设计云IaaS、PaaS、SaaS三种典型的服务形态，广大中小企业无需自身建立单独的设计体系便可共享云中的设计资源，最终实现协同设计。因此，协同设计云的战略归纳为:构建设计服务供需方与设计服务内容的基础数据源，实现基于云计算的设计服务商业模型与设计服务资源集聚模式的集成应用，以全球视野谋划和推动设计创新，提高设计的原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，更加注重协同设计创新，促进“中国制造”向“中国智造”的战略转型。

综上所述，在“服务主导逻辑”盛行、用户体验需求不断增长、软件向服务转变的大背景下，划时代的“云计算”技术初露端倪并带来了全新的资源使用与组合创新模式，催生了新的协同服务形态。本文对协同创新驱动的云计算服务问题进行了深入探索，剖析了协同创新驱动的云计算服务理念、机理及运行机制，并提出云计算协同创新服务的具体模式与战略，旨在为后续学术研究及企业实践活动提供理论参考及实操指南。

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